מדוע נמלים וחרקים אחרים כל כך חזקים?

שעון נמלים מקרוב למשך כל פרק זמן, ותחזות בכמה פעולות כוח מדהימות. נמלים קטנטנות צועדות בתורים יכולות לגרור אוכל, גרגרי חול ואפילו חלוקי נחל קטנים שכמותם הרבה יותר מגודל עצמם חזרה למושבותיהם. וזו לא אשליה - מחקרים מראים כי נמלים יכולות להרים חפצים שמשקלם פי 50 ממשקל גופם שלהם.

התשובה מדוע נמלים - או חרק כלשהו לצורך העניין - הן שקריות כה חזקות בגודלה הנמוך. זו פיזיקה, פשוטה ופשוטה.

להבין את הפיזי העצום כוחו של נמלהעליכם להבין תחילה כמה עקרונות פיזיים בסיסיים הקשורים לגודל, מסה וחוזק:

• כוחו של שריר פרופורציונאלי לאזור השטח של חתך הרוחב שלו.
• לפיכך שטח השטח הוא מדידה דו ממדית, והוא נמדד על פי כיכר באורכו.
• גודל ומסה של בעל חיים, לעומת זאת, נקבעים לפי נפח. נפח הוא מדידה תלת ממדית ומחושב על ידי הכפלת שלושה ממדים.

המפתח כאן הוא להכיר בכך שמשקלו של בעל חיים קשור לנפח שלו, שהוא מדידה תלת מימדית שהגיעה אליה בחישוב מדידה מעוקבת. אולם כוחו של שריר, לעומת זאת, הוא מדידה דו ממדית, שהושגה על ידי הכפלת שני מספרים בלבד, אורך ורוחב. הפער כאן הוא שיוצר את ההבדל בחוזק היחסי בין בעלי חיים גדולים וקטנים.

אצל בעלי חיים גדולים יותר, הנפח והמסה הרבה יותר גדולים פירושו שכוח השריר צריך להיות גדול בהרבה כדי לשמור על אותה רמת חוזק ביחס למשקל הגוף. בבעלי חיים גדולים יותר, על השרירים מוטל הנטל גם להזיז את נפח הגוף והמסה הגדולה יותר יחד עם כל החפץ שמונף.

לנמלה זעירה או חרק אחר יש יתרון חוזק בגלל היחס הגדול יותר של שטח הפנים לנפח והמסה. לשרירי נמלה יש עומס קטן למדי הנדרש כדי להרים את גופו שלו, ומשאיר כוח רב של שרירים כדי להזיז חפצים אחרים.

הוספת לכך היא העובדה שגופיו של חרק הוא קל מטבעו יחסית לנפחו בהשוואה לבעלי חיים אחרים. מבחינה מבנית, לחרקים אין שלדים פנימיים כמו בעלי חיים בעלי חוליות, אלא במקום זאת, יש להם מעטפת שלד חיצונית קשה. ללא משקל העצמות הפנימיות, משקל החרק יכול להכיל כמות גבוהה יותר של שריר.

נמלים הן החרקים שאנו רואים בדרך כלל כשהם מרימים חפצים כבדים, אך הם רחוקים מהחברים החזקים ביותר בעולם החרקים. ה חיפושית זבל (מזל שור Onthophagus) ידוע שהוא מרים משקולות עד פי 1,141 ממשקל גופו - עומס השווה לאדם המרים בערך 180,000 פאונד.